超近程主动防护系统主控制器的设计与实现

论文摘要

超近程主动防护系统作为反导防御体系的最后一道屏障,是未来战场防御发展的一个重要方向,对其研究有着重要的军事意义。超近程主动防护系统主控制器主要实现系统的火控解算并作为连接其它子系统的枢纽,发挥着重要的作用,因此主控制器的性能将直接影响超近程主动防护系统的防护效果。本文以某型号超近程主动防护系统的研制为背景,主要完成主动防护系统主控制器的软硬件设计。论文分析了主控制器功能需求,给出了主控制器的总体设计方案,并详细阐述了雷达目标跟踪卡尔曼滤波算法的具体实现方法。主控制器的硬件电路以DSP微处理器TMS320VC5509为主控芯片,分为通信接口、逻辑控制、存储器扩展和电源四个功能模块。软件部分按照模块化的思想进行设计,分为数据收发、SD卡存储、火控解算、外部FLASH烧写等几个功能模块。在完成硬件和软件设计的基础上,本文对系统硬件、UART通信模块和数字信号输出模块分别进行了测试,利用MATLAB对滤波算法进行仿真验证,并进行了超近程主动防护系统前期的室外实弹试验,试验结果表明主控制器各模块功能正常,系统运行良好,并达到了预期的设计目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 超近程主动防护系统的国内外发展概况
• 1.3 课题研究内容和论文结构安排
• 1.3.1 课题研究内容
• 1.3.2 论文结构安排
• 2 系统功能需求和总体设计方案
• 2.1 超近程主动防护系统介绍
• 2.2 系统功能需求
• 2.3 主控制器的总体设计
• 2.4 火控解算总体设计
• 2.4.1 雷达数据的处理
• 2.4.2 拦截目标防御面的建立
• 2.4.3 拦截点坐标的计算
• 2.4.4 火控数据的装订
• 2.5 与其他系统的通信协议
• 2.6 本章小结
• 3 雷达目标跟踪卡尔曼滤波算法研究
• 3.1 目标跟踪模型
• 3.2 雷达数据量测转换
• 3.3 去偏转换卡尔曼滤波
• 3.3.1 去偏转换卡尔曼滤波算法的实现步骤
• 3.3.2 去偏转换卡尔曼滤波算法初值的确定
• 3.4 本章小结
• 4 主控制器硬件设计
• 4.1 硬件电路总体结构
• 4.1.1 微处理器选型
• 4.1.2 微处理器介绍
• 4.1.3 硬件结构框图
• 4.2 微处理器单元设计
• 4.2.1 时钟电路设计
• 4.2.2 调试电路设计
• 4.3 可编程逻辑器件电路设计
• 4.4 通信模块电路设计
• 4.4.1 串口通信电路设计
• 4.4.2 数字I/O口电路设计
• 4.5 存储器扩展模块电路设计
• 4.5.1 SD卡接口电路设计
• 4.5.2 外部FLASH存储电路设计
• 4.5.3 扩展SDRAM存储电路设计
• 4.6 电源电路设计
• 4.7 本章小结
• 5 系统软件设计
• 5.1 CCS开发环境介绍
• 5.2 软件总体设计
• 5.3 主函数流程
• 5.4 数据收发模块的程序设计
• 5.4.1 UART接口驱动程序设计
• 5.4.2 数据接收、发送处理程序设计
• 5.5 数据存储模块的程序设计
• 5.5.1 SD卡驱动程序设计
• 5.5.2 实验数据存储程序设计
• 5.6 火控解算模块的程序设计
• 5.6.1 定时器单元程序设计
• 5.6.2 GPIO接口驱动程序设计
• 5.6.3 雷达数据处理算法实现
• 5.6.4 目标拦截程序设计
• 5.7 外部FLASH烧写程序设计
• 5.7.1 DSP上电程序加载方式选择
• 5.7.2 自举加载引导表的生成
• 5.7.3 外部FLASH的烧写
• 5.8 程序的优化
• 5.9 本章小结
• 6 系统调试及相关试验
• 6.1 系统调试
• 6.1.1 系统硬件调试
• 6.1.2 串口通信模块调试
• 6.1.3 数字I/O口输出测试
• 6.2 雷达数据滤波结果分析
• 6.3 相关试验和总结
• 6.4 本章小结
• 7 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录